[發明專利]量子點修飾的納米ZnO透明光觸媒乳液及其制備方法

有效

• 申請號: 201510071973.9
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104624179B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 楊昆;張文明;李玲;劉爽;李曉葦;張華艷;傅廣生;董國義;趙曉輝;盧琪;張雪;王曉慧;郝孟輝;趙開封
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J35/12;C09K11/56;C09K11/88;C09K11/66
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司13112
• 代理人: 蘇艷肅

技術領域

本發明涉及納米氧化鋅光觸媒，具體的說是一種量子點修飾的納米ZnO透明光觸媒乳液及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著社會和經濟的快速發展，各種工業、農業和日常生活產生的廢水、廢氣、廢渣使環境日趨惡化，同時，家居、工作、生活中的大量合成有毒材料日益影響著人們的身心健康，在各種有毒污染物降解研究領域，光催化技術正逐漸顯現出其不可比擬的優勢。光催化材料可在光照下把高分子污染物最終分解為無機小分子，處理效率高，操作條件易控制，且無二次污染。

自日本大學的藤島昭教授首次發現TiO₂具有光催化功能以來，光催化技術開始廣泛應用在降解、防污、殺菌、除臭等環境凈化領域。納米ZnO是繼TiO₂之后的另一種被廣泛應用在光催化領域的材料，其與TiO₂的帶隙能相似，都可有效吸收紫外光，已有報道表明在降解生物難降解的有毒污染物方面，納米ZnO光催化性能和量子產率要優于TiO₂。

但是納米ZnO光觸媒的相關產品目前尚未能被大規模開發和應用，其原因在于ZnO作為一種寬禁帶材料（3.37eV）僅能吸收低于368nm以下的太陽光，對太陽光的利用率只有4%，且電子-空穴對易復合，光生載流子界面轉移率低，這些不利因素極大地影響了ZnO光觸媒的發展。為了開發能夠被可見光激發的、具有高催化活性的ZnO光催化劑，人們進行了許多有益的嘗試，采用各種方法對ZnO進行修飾，試圖提高其光催化性能。Lu等人通過貴金屬沉積，使用一步水熱法制備了三維Ag/ZnO中空微球，實驗表明ZnO表面沉積的Ag不僅可以作為電子庫促進光生電子和空穴的分離，而且還提高了表面羥基的量，表現出了更高的光催化活性，但是貴金屬沉積法原材料比較昂貴，不利于大規模的生產。關衛省等人采用水熱法制備了Fe、Co、Ni摻雜劑Fe-Co、Fe-Ni共摻雜的ZnO光催化劑，實驗表明金屬離子Fe的摻雜提高了光催化活性，但是金屬Co和Ni的摻雜卻抑制了其光催化性能。Lahiri等人在ZnO上沉積了一層ZnS薄膜，使材料的整體禁帶減小到2.8eV，使材料的吸收邊帶紅移，提高了其光催化性能，但是其使用的制備要嚴格控制材料的極性方向，制備工藝復雜，很難實現產業化。

以上的這些方法雖然一定程度上提高了ZnO光觸媒的光催化活性，但所得ZnO光觸媒的光催化活性依舊不能滿足產業化的需求，并且這些方法也基本上都因存在一些不可避免的缺陷或問題而無法產業化應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種光催化活性高、穩定性好的量子點修飾的納米ZnO透明光觸媒乳液，以解決現有方法所制備的ZnO光觸媒產品光催化活性不好、穩定性差的問題。本發明的另一個目的是提供一種量子點修飾的納米ZnO透明光觸媒乳液的制備方法，以解決現有方法或是原材料價格昂貴、或是因制備工藝復雜難以產業化的問題。

本發明的第一個目的是按如下的技術方案實現的：

一種量子點修飾的納米ZnO透明光觸媒乳液，其含有以下組分：

量子點修飾的納米ZnO 0.05-50wt%、羧酸0.1-6wt%、乳化劑1-10wt%、雙氧水0.1-10wt%和水余量；

其中，所述量子點修飾的納米ZnO中，量子點與納米ZnO摩爾比為0.1-20%，所述量子點為Ⅱ-Ⅵ族半導體量子點；所述雙氧水為質量濃度25-35%的雙氧水。

優選的，本發明所述量子點修飾的納米ZnO透明光觸媒乳液，含有量子點修飾的納米ZnO 0.05-0.5wt%、羧酸1-4wt%、乳化劑1-4wt%、質量濃度30%的雙氧水1-4wt%和水余量；更為優選的，所述羧酸、所述乳化劑和所述雙氧水含量相等。

優選的，所述量子點修飾的納米ZnO中，量子點與納米ZnO摩爾比為0.1-10%。

所述Ⅱ-Ⅵ族半導體量子點為硫化鎘、硒化鎘、碲化鎘、硫化鉛、硒化鉛、碲化鉛、硫化鎂、硒化鎂、碲化鎂、硫化鈣、硒化鈣、碲化鈣、硫化鋇、硒化鋇、碲化鋇、硫化鋅、硒化鋅、碲化鋅、硫化鍶、硒化鍶或碲化鍶中任意一種或任意兩種或兩種以上。

所述羧酸為C_1-4脂肪羧酸，優選的，所述C_1-4脂肪羧酸為甲酸、乙酸、丁酸、蘋果酸或酒石酸中的任意一種。

所述乳化劑為D-山梨醇、司盤-20、司盤-40、司盤-60、司盤-80、吐溫-20、吐溫-21、吐溫-40、吐溫-60、吐溫-61、吐溫-80、吐溫-81、吐溫-85、OP-9、OP-10或OP-15中的任意一種；優選的，所用乳化劑為D-山梨醇。